Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG 1 Diskussionsbeitrag des Solarenergie- Fördervereins Deutschland e.V. (SFV) Dipl.-Ing

Förderung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern gehört ins EEG

1

Diskussionsbeitrag desSolarenergie-FördervereinsDeutschland e.V. (SFV)

Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck (Geschäftsführer SFV)

Unter Mitwirkung der Professoren. Eberhard Waffenschmidt (Elektrische Netze, FH Köln)Ingo Stadler (Erneuerbare Energie u.Energiewirtschaft, FH Köln) Volker Quaschning (Regenerative Energiesysteme, HTW Berlin), sowie der Herren Michael Brodt u. Herrn Klaus Köln (UfE GmbH) und vieler ehrenamtlicher Mitstreiter

4,24

1

2

3

4

2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

3,00

0,76 0,740,23 0,23 0,39 0,39

GW / a

5

6

7

7,4 7,5

bisher 2

Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV

Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung

1

2

3

4

2010 2011 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

Nach BMU Leitstudie 2010 Tabelle 2, Seite 13 Auswertung und Grafik durch SFV

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0,76 0,740,23 0,23 0,39 0,39

GW / a

5

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Weiterer jährlicher PV-Zubau nach Planung der Bundesregierung

7,4 7,5

bisher 3

4

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

40 GW

Solar 2011

Solar 2011

5

Uhrzeit

Leistung

10 GW

Solar 2011

Solar 2011

40 GWLastkurve

6

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Solar 2011

Solar 2011

Residuallast

7

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Solar 2011

Solar 2011

Residuallast

8

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Solar 2011

Solar 2011

Residuallast

9

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

10

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

11

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

12

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

13

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

14

Lastkurve

Uhrzeit

Leistung

10 GW

40 GW

Vergangenheit:Solarenergie verringerte den Regelbedarf konventioneller Kraftwerke

Konven-tionelle

Leistung

Solar 2011

Solar 2011

Lastkurve

Uhrzeit

Leis

tung

Viel Sonn

e

40 GW

48 GW

40 GW

40 GW

Residuallast

ändert sich

15

Ändert sich

kaum

16

PV- Wachstum (und Windwachstum) wird

verhindert durch Grundlastkraftwerke

17

Leis

tung

Ca. 50 GW

Uhrzeit

Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?

Lastkurve

18

Leis

tung

Ca. 50 GW

Uhrzeit

Was würde geschehen, wenn weitere ungepufferte PV-Anlagen hinzugebaut würden?

Lastkurve

Leis

tung

Grundlastkraftwerke

Mittellastkraftwerke

Spitzenlastkraftwerke

Deckung der Residuallast

*) Reihenfolge aus didaktischen Gründen vertauscht 19

Leis

tung

Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar

Mittellastkraftwerke abregelbar

Spitzenlastkraftwerke20

Deckung der Residuallast

Leis

tung

Nicht abregelbare Kraftwerksleistung

Abregelbare Kraftwerksleistung

Grundlastkraftwerke jeweils ca. 70 % ihrer Leistung ist nicht abregelbar

Mittellastkraftwerke abregelbar

Spitzenlastkraftwerke

Deckung der Residuallast im Sommer *)

*) Im Winter ist Zahl der Grundlastkraftwerke gleich. Aber erheblich mehr Mittel- und Spitzenlastkraftwerke sind im Einsatz.

21

Ca. 50 GW

Leis

tung

Uhrzeit



Ungepufferte PV-Leistung

Was würde geschehen bei weiterem Ausbau von ungepufferten PV-Anlagen?

22

Lastkurve

Ca. 50 GW

Uhrzeit

Leis

tung




…abgeregelt


23

Lastkurve

Ca. 50 GW

Uhrzeit

Leis

tung




24

Lastkurve

Ca. 50 GW

Uhrzeit

Leis

tung




25

PV wird abgeregelt

Lastkurve

Ca. 50 GWLastkurve

Uhrzeit

Leis

tung




26

PV wird abgeregelt

Ca. 50 GWLastkurve

Uhrzeit

Leis

tung




27

PV wird abgeregelt

28

Lastkurve

29

Lastkurve

30

Lastkurve

31

Lastkurve

32

Lastkurve

33

Lastkurve

34

Ausschließlich für Grundlastkraftwerke

Lastkurve

35

Zahl der Grundlastkraftwerke

kontinuierlich vermindern

36

Lastkurve

Grundlastkraftwerke zurückdrängen

Maßnahme 1

37

Lastkurve


Maßnahme 1

38

Lastkurve


Maßnahme 1

39

Lastkurve


Maßnahme 1

40

Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar

41

Grundlastkraftwerke Braunkohle oder Atom Hohe Investitionskosten - Brennstoff billig CO2-Ausstoß sehr hoch Schwer regelbar

Blockheizkraftwerke -> Strom und Wärme gleichzeitig Erdgas – später EE-Methan (Brückentechnik im guten Sinn) CO2-Ausstoß geringer Leicht regelbar

42

PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben:

1. Nachtversorgung

43

Ausschließlich für Grundlastkraftwerke

Lastkurve

Mögliche Spielräume nutzen

1. Grundlastkraftwerke reduzieren

2. Spielräume nutzen

45

SFV - Vorschlag:

Solareinspeisungsspitzen kappen,

zwischenspeichern

abends und nachts einspeisen.

46

Nur mit dem Bau von Pufferspeichern ist die zukünftige Abregelung der PV zu vermeiden. Aber: Stromwirtschaft baut keine Speicher.

Der SFV schlägt vor:

PV-Betreiber installieren die

fehlenden Speicher selbst

47

Warum Integration in die PV-Anlage?

Zahl der Pufferspeicher wächst dann im gleichen Tempo wie der Ausbau von PV-Anlagen

48



Motivation und Initiative für schnelle Umsetzung liegt bei den PV-Betreibern

49




Speicher benötigen Gleichstrom. PV-Anlage liefert Gleichstrom

50





Kurze Leitungswege für Stromspitzen zwischen volatiler Quelle und Pufferspeicher

51






Autonome Regelmechanismen

52






Autonome Regelmechanismen

Modell auch für den Sonnengürtel der Erde

53

Herleitung von Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität

Peak

Leistung Peakleistung

1,0

Uhrzeit

Peak


1,0

0,3

Uhrzeit

Peak


1,0

0,3

Uhrzeit

Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak

Peak


1,0

0,3

Uhrzeit

Einspeiseobergrenze = 0,3 Peak

Peak

3 kWh/kWp

3 kWh/kWp


1,0

0,3

Uhrzeit

Direkteinspeisung

Einspeisung aus Speicher

Uhrzeit

An sonnigen Tagen… Einspeisung = 0,3 peakLeis

tung

in k

W /

kW

p

59

60

Lastkurve

Stand heute

Stand heute

Uhrzeit

Leis

tung

Darstellung bei Voller Solareinstrahlung

Zubau 1

Konventionelle Leistung


61

Lastkurve

Stand heute

Stand heute

Zubau 1

Zubau 2

Uhrzeit

Leis

tung

Bei voller Solareinstrahlung



Solar-leistung heute

Zubau ohne Pufferspeicher

Uhrzeit

Lastkurve LastkurveLeis

tung

Solar-leistung heute

Zubau mit Pufferspeicher

Vergleich der Einspeiseleistungskurven bei Vervierfachung des PV-Zubaus ohne oder mit Pufferspeicher

Entscheidend ist die Solarleistungskurve bei voller Sonneneinstrahlung. Bei Zubau mit Pufferspeichern ist ihr Abstand zur Lastkurve fast konstant.

62

Direkteinspeisung

Einspeisung aus Speicher

Uhrzeit

Viel Sonne… Einspeisung = 0,3 peak

Sonne etwas über 0,3 peak

Sonne unter 0,3 peak

Leis

tung

in k

W /

kW

p

0,3

0,3

63

Uhrzeit

Lastkurve

Leis

tung Lastkurve

BisherigeSolarleistung


Mit Pufferspeicher

Viel Sonne Wenig Sonne

Bisher

65

Technische Umsetzung

Einspeiseobergrenzregler Pufferbatterie Netzstabilisierungsregler

MPP-Regler zieht jederzeit

maximale Leistung

Wechsel-richter

Ein-speise-

Zähler

Öffentliches Netz

Solargenerator

66


maximale Leistung

Wechsel-richter

Batterie

Batterie-Ladegerät

Einspeise-Obergrenz- Regler

Überschuss

Batterie-management Ein-

speise-

Zähler

Öffentliches Netz

Solargenerator

0,3 Peak

67


maximale Leistung

Wechsel-richter

Batterie

Batterie-Ladegerät


Überschuss


speise-

Zähler

Öffentliches Netz

Solargenerator

Haushalt Stromverbraucher

Verbrauchs

Zähler

0,3 Peak

68

69

PV-Anlagen übernehmen neue Aufgaben:

2. Netzstabilisierung


maximale Leistung

Wechsel-richter

Batterie

Batterie-Ladegerät


Überschuss


speise-

Zähler

Öffentliches Netz

Solargenerator

Netzstabili-sierungs-

Regler

Haushalt Stromverbraucher

Verbrauchs

Zähler

+ / - Kor-rektursignal

0,3 Peak

70

Zur energieintensiven Industrie

Solarstrom

71Die solare Energie wird nicht nur um die Mittagszeit, sondern ganztägig geliefert und gelangt bis in das Hochspannungsnetz

K-Strom

NiederspannungsnetzMitte

lspannun

gsnetz

Hochspannungsnetz

Zu den EE-Methan und EE-Methanol-Produktionsanlagen

Lastkurve

Stand 2011

Stand 2011

Uhrzeit

Leis

tung

Solar-leistung

Solar-Überschuss rund um die Uhr für EE-Methan und EE-Methanol


73

Alternativen ?Eigenverbrauch

Demand Side ManagementGaskraftwerke

74

Möglichkeiten der Abhilfe?

- Eigenverbrauch?- Demand Side Management?- Bau von rasch regelbaren Gaskraftwerken (GuD)?

Lastkurve


PV ohne Puffer-

speicher

Uhr

Leis

tung

Minder-entnahme aus dem Netz

Minder-einspeisung ins Netz

Eigenverbrauchs-Optimierung

75

Lastkurve

Uhr


Weniger Verbrauch

Mehr Verbrauch

PV ohne Puffer-

speicher

Lei

stu

ng

Demand Side Management

76

77

Ablaufplan für die Energiewende

Ziel: Bildung einer strategischen Reserve aus EE

Dezentrale KWK-

Anlagen

KWK u. GuD-Kraftwerke

Ziel: EE-Strom für Wochen ohne

Wind und Sonne

EE-Methan im Gasnetz

EE-Methanol in Tanks beim VerbraucherStrategische Reserve:

EE-Methan und EE-Methanol

…erzeugen aus CO2 und H2O …

EE-Methanol

EE-Methan . Dezentrale

KWK-Anlagen



Wind und Sonne


EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher

Vergleichmäßigte Überschüsse aus

Sonne und Wind …

Pufferspeicher für PV-Anlagen

Pufferspeicher für Windparks

…erzeugen aus CO2 und H2O …

EE-Methanol

EE-Methan .

PV-Überschüsse auch nachts verfügbar

Wind-Überschüsse werden geglättet

Dezentrale KWK-

Anlagen



Wind und Sonne

Start


EE-Methanol in Tanks beim Verbraucher

Grundlastkraft-werke stilllegen

Überschüsse werden nicht mehr abgeregelt

Vergleichmäßigte Überschüsse aus

Sonne und Wind …

Markteinführung von PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern im EEG

81

• Kompatibilität ungepufferter PV mit dem derzeitigen Kraftwerkspark zukünftig nicht mehr gegeben

• SFV-Vorschlag: PV-Betreiber sollen notwendige Pufferspeicher selbst installieren

• Einspeiseobergrenze und Speicherkapazität

• Technische Umsetzung: Speicherung, Netzstabilisierung

• Gesetzliche Bestimmungen zur Ergänzung des EEG

•Alternative – Eigenverbrauch?

•Alternative - Demand Side Management?•

•Ablaufplan bis zum Endziel „Strategische Reserve für Wochen ohne Wind und Sonne“ beginnt mit PV-Pufferung

82

Gesetzliche Bestimmungen

Zur Ergänzung des EEG(SFV-Vorschlag)

§§

83

1. Reduzierung der Einspeiseleistung auf 30 Prozent der Peakleistung befreit von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement

Absatz 1

Solarstromanlagen, deren Einspeisewirkleistung am Verknüpfungspunkt mit dem aufnahmepflichtigen Netz durch eine technische Einrichtung auf 30 Prozent der Peakleistung reduziert ist, werden von der Verpflichtung zur Teilnahme am Einspeisemanagement (nach §§ 6 und 11 EEG 2012) befreit.

Absatz 2 Die verpflichtende Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung gilt für den gesamten aus diesen Anlagen in das Versorgungsnetz eingespeisten Strom einschließlich zwischengespeicherten Solarstroms.

Absatz 3 Zusätzlich zum Zweck der Netzstabilisierung eingespeister Strom unterliegt nicht der Reduzierung nach den Abs.1 u. 2

§§

84

2. Speicherbereitstellungsvergütung §§Absatz 1Für die Integration eines Pufferspeichers in eine auf 0,3 der Peakleistung leistungsreduzierte PV-Anlage wird eine jährliche Speicherbereitstellungsvergü-tung durch den regelverantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) gezahlt.

Absatz 2

Die Laufzeit der Speicherbereitstellungsvergütung beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Speicherinstallation an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel der in Absatz 3 genannten Speicherbereitstellungsvergütung gezahlt.

Absatz 3

Die Speicherbereitstellungsvergütung beträgt jährlich 80 Euro für eine Speicherkapazität von 1 kWh. Eine nachträgliche Erweiterung des Speichers in Schritten von 1 kWh ist zulässig und wird ebenfalls nach Absatz 2 berechnet. Der Anlagenbetreiber darf maximal 3 kWh Speicherkapazität pro installierter kWp-Peakleistung geltend machen.

Absatz 4

Der Anlagenbetreiber muss dazu einmalig in jedem Sommerhalbjahr die Leistung seines Batteriesatzes messtechnisch nachweisen.

(Dazu reicht ein im im verplombten Teil der Leitung zwischen Einspeisezähler und Hausanschlusskasten angebrachter Maximum-Stromzähler, der nur die nächtlichen Ströme vom Zähler in den Hausanschlusskasten erfasst und der am 28. Februar automatisch auf Null zurückgesetzt wird.

85

3. Stabilisierungsbonus bei aktiver Teilnahme an der Netzstabilisierung

Absatz 1

Die Integration einer Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung in eine batteriegepufferte PV-Anlage wird mit einem jährlichen Stabilisierungsbonus von 10 Euro pro kWp installierter PV-Leistung durch den aufnahmepflichtigen Verteilnetzbetreiber vergütet.

Absatz 2

Die Laufzeit des Stabilisierungsbonus beträgt 20 volle Kalenderjahre gerechnet vom Zeitpunkt der Installation der Stabilisierungseinrichtung an. Zusätzlich wird vor Beginn des ersten vollen Kalenderjahres für jeden vollen Monat nach dem 28.Februar je ein Zehntel des in Absatz 1 genannten Stabilisierungsbonus gezahlt.

§§

86

4. Freiwilliger Speichereinsatz vor dem Verpflichtungstermin wird belohnt („Sprinterbonus“)

Absatz 1 Die Speicherbereitstellungsvergütung wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn die Reduzierung der Einspeiseleistung auf 0,3 der Peakleistung und der Einsatz der Speicherbatterie vor diesem Datum vorgenommen wurde. Die jährliche Speicher-bereitstellungsvergütung erhöht sich dann um 50 Cent/kWp für jeden vollen Monat vorgezogenen Speichereinsatz.

Absatz 2Der Stabilisierungsbonus wird auch für PV-Anlagen mit einem Inbetriebnahmedatum vor dem 01.01.2017 gewährt, wenn eine Speicherbatterie sowie eine Einrichtung zur autonomen Stabilisierung der lokalen Netzspannung sowie zur autonomen Beteiligung an der Frequenzstabilisierung installiert wurden.

§§

87

5. Degression der Speicherbereitstellungsvergütung

Für jedes volle Kalenderjahr, welches das Inbetriebnahme-datum später als der 31.12.2017 liegt, vermindert sich die jährliche Speicherbereitstellungsvergütung technologieabhängig für die gesamte Vergütungsdauer um 5 bis 15 Prozent.

§§

88

6. Eigenverbrauch oder Eigenvermarktung

Eigenverbrauch des Solarstroms ist zulässig, wird aber nicht zusätzlich vergütet

§§

§ 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.

7. Integration von Pufferspeichern in PV-Anlagen befreit Netzbetreiber nicht von ihrer Verantwortung für eigene Stromspeicherung

§§

89

Nachträgliche Einfügung in rot.

90

Diskussionsbeitrag - wird laufend aktualisiert

Jeweils aktuellste Fassung:

http://www.sfv.de/artikel/speicherausbau.htm



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